Bir antenin alım gücünü hesaplayan kullanışlı bir parametre,etki alanıveyaetkili diyafram.Alıcı antenle aynı polarizasyona sahip bir düzlem dalganın antenin üzerine geldiğini varsayalım.Ayrıca dalganın, antenin maksimum radyasyon yönünde (en fazla gücün alınacağı yön) antene doğru ilerlediğini varsayalım.
Sonraetkili diyaframparametresi belirli bir düzlem dalgadan ne kadar güç yakalandığını açıklar.İzin vermekpdüzlem dalganın güç yoğunluğu olsun (W/m^2 cinsinden).EğerP_tanten alıcısının kullanabileceği anten terminallerindeki gücü (Watt cinsinden) temsil eder, o zaman:
Dolayısıyla etkin alan, düzlem dalgadan ne kadar güç yakalandığını ve anten tarafından iletildiğini temsil eder.Bu alan, antene özgü kayıpları (ohmik kayıplar, dielektrik kayıplar vb.) etkiler.
Herhangi bir antenin tepe anten kazancı (G) cinsinden etkin açıklık için genel bir ilişki şu şekilde verilir:
Etkili açıklık veya etkili alan, belirli bir etkili açıklığa sahip bilinen bir antenle karşılaştırılarak veya ölçülen kazanç ve yukarıdaki denklem kullanılarak yapılan hesaplamayla gerçek antenler üzerinde ölçülebilir.
Etkili açıklık, bir düzlem dalgadan alınan gücü hesaplamak için yararlı bir kavram olacaktır.Bunu çalışırken görmek için Friis iletim formülüyle ilgili bir sonraki bölüme gidin.
Friis İletim Denklemi
Bu sayfada anten teorisindeki en temel denklemlerden birini tanıtıyoruz:Friis İletim Denklemi.Friis İletim Denklemi, bir antenden alınan gücü hesaplamak için kullanılır (kazançlı)G1), başka bir antenden iletildiğinde (kazançlıG2), mesafeyle ayrılmışRve frekansta çalışanfveya dalga boyu lambda.Bu sayfa birkaç kez okunmaya değer ve tam olarak anlaşılmalıdır.
Friis İletim Formülünün Türetilmesi
Friis Denklemini türetmeye başlamak için, boş uzayda (yakınlarda hiçbir engel yok) mesafeyle ayrılmış iki anteni düşünün.R:
Toplam gücün （ ）Wat'ının iletim antenine iletildiğini varsayalım.Şimdilik, verici antenin çok yönlü, kayıpsız olduğunu ve alıcı antenin verici antenin uzak alanında olduğunu varsayalım.Daha sonra güç yoğunluğup(metrekare başına Watt olarak) alıcı antene belirli bir mesafedeki düzlem dalga olayıRverici antenden şu şekilde verilir:
Şekil 1. İletim (Tx) ve Alma (Rx) Antenleri şu şekilde ayrılmıştır:R.
Eğer verici anten, ( ) ile verilen alıcı anten yönünde bir anten kazancına sahipse, yukarıdaki güç yoğunluğu denklemi şöyle olur:
Kazanç terimi, gerçek bir antenin yönlülüğünü ve kayıplarını etkiler.Şimdi alıcı antenin şu şekilde verilen etkili bir açıklığa sahip olduğunu varsayalım:（ ）.Daha sonra bu antenin ( ) aldığı güç şu şekilde verilir:
Herhangi bir anten için etkin açıklık şu şekilde de ifade edilebilir:
Sonuçta elde edilen güç şu şekilde yazılabilir:
Denklem1
Bu, Friis İletim Formülü olarak bilinir.Boş alan yol kaybını, anten kazançlarını ve dalga boyunu alınan ve gönderilen güçlerle ilişkilendirir.Bu, anten teorisindeki temel denklemlerden biridir ve (yukarıdaki türetmeyle birlikte) hatırlanması gerekir.
Friis İletim Denkleminin bir diğer kullanışlı formu Denklem [2]'de verilmiştir.Dalga boyu ve frekans f, ışığın hızı c ile ilişkili olduğundan (frekans sayfasının girişine bakın), frekans cinsinden Friis İletim Formülüne sahibiz:
Denklem2
Denklem [2] yüksek frekanslarda daha fazla gücün kaybolduğunu göstermektedir.Bu, Friis İletim Denklemi'nin temel bir sonucudur.Bu, belirli kazançlara sahip antenler için enerji aktarımının düşük frekanslarda en yüksek olacağı anlamına gelir.Alınan güç ile iletilen güç arasındaki fark yol kaybı olarak bilinir.Başka bir deyişle Friis İletim Denklemi, yüksek frekanslarda yol kaybının daha yüksek olduğunu söylüyor.Friis İletim Formülünden elde edilen bu sonucun önemi göz ardı edilemez.Bu nedenle cep telefonları genellikle 2 GHz'in altında çalışır.Daha yüksek frekanslarda daha fazla frekans spektrumu bulunabilir, ancak ilgili yol kaybı kaliteli alıma olanak sağlamayacaktır.Friss İletim Denklemi'nin bir başka sonucu olarak size 60 GHz antenlerin sorulduğunu varsayalım.Bu frekansın çok yüksek olduğuna dikkat ederek, uzun mesafe iletişim için yol kaybının çok yüksek olacağını söyleyebilirsiniz ve kesinlikle haklısınız.Çok yüksek frekanslarda (60 GHz bazen mm (milimetre dalga) bölgesi olarak da anılır) yol kaybı çok yüksektir, dolayısıyla yalnızca noktadan noktaya iletişim mümkündür.Bu, alıcı ve verici aynı odada ve birbirine dönük olduğunda meydana gelir.Friis İletim Formülünün bir diğer sonucu olarak cep telefonu operatörlerinin 700MHz'de çalışan yeni LTE (4G) bandından memnun olduğunu düşünüyor musunuz?Cevap evet: bu, antenlerin geleneksel olarak çalıştığından daha düşük bir frekanstır, ancak Denklem [2]'den, yol kaybının da bu nedenle daha düşük olacağını not ediyoruz.Dolayısıyla, bu frekans spektrumuyla "daha fazla alanı kapsayabilirler" ve bir Verizon Wireless yöneticisi, tam da bu nedenle yakın zamanda buna "yüksek kaliteli spektrum" adını verdi.Yan Not: Öte yandan, cep telefonu üreticileri kompakt bir cihaza daha büyük dalga boyuna sahip bir anten yerleştirmek zorunda kalacaklar (düşük frekans = daha büyük dalga boyu), bu nedenle anten tasarımcısının işi biraz daha karmaşık hale geldi!
Son olarak, eğer antenler polarizasyon uyumlu değilse, yukarıda alınan güç, bu uyumsuzluğu uygun şekilde hesaba katmak için Polarizasyon Kayıp Faktörü (PLF) ile çarpılabilir.Yukarıdaki denklem [2], polarizasyon uyumsuzluğunu içeren genelleştirilmiş bir Friis İletim Formülü üretmek için değiştirilebilir:
Denklem3
Gönderim zamanı: Ocak-08-2024
